CHAPITRE II. - Expériences

Avant de donner la description du pont, j'entrerai dans quelques détails relativement aux expériences (i) que j'ai cru de\oîr faire pour bien connaître les matériaux que j'allais employer. Elles ont eu pour objet de déterminer la force absolue des fils de fer de différentes grosseurs pris dans les fabriques de notre voisinage, leurs allongemens sous le poids , les effets des secousses, l'influence du recuit j et surtout de vérifier jusqu'à quel point les plis et les attaches peuvent déterminer une rupture sous des charges données. Je les ai faites dans le local de la machine hydraulique oii toutes les commodités sont réunies, et j'ai pu en conséquence y mettre de Texactitude. Le diamètre des fils a été mesuré avec un petit compas de l'invention de M. Paul , donnant immédiatement les dixièmes de millimètres , et au moyen duquel on peut avec un peu d'habitude apprécier les vingtièmes de millimètres j M. le Prof Pictet ma en outre procuré l'avantage de vérifier ces mesures au moyen d'un micromètre qui donne les dix millièmes du pouce anglais.

§. I/' — Force absolue et relative des fils.

Les premiers fils soumis à Texpérience ont été tirés de la fabrique de Laferrière et choisis dans les numéros 4i i3, 17 et 19 qui correspondent à des grosseurs de un , deux , trois et quatre millimètres environ.

Fil y n° 4- ^^ fil ^ ^^85 millimètres de grosseur, sa section est de 0,569 millimètres carrés. 11 a été d'abord soumis à six ex-

(1) Ces expériences sont déjà consî^iées dans les Mémoires d« la Sociolë de Physique ei d'Histoire naturelle de Genève ; je les donne ici pour éviter au lecteur la peine de les aller chercher dans ce Recueil.

DU PONT SUSPENDU EN FIL DE FER. g

pérîences desquelles il est résuHe : i.° que la force est indépendante de la longueur, ce quil était facile de prévoir, et que je ne consigne ici que pour répondre aux personnes peu versées dans la théorie qui ne manquent pas , quand elles raisonnent sur ce sujet; d'avancer le contraire. J'ai choisi le fil le plus fin comme -le plus propre à démontrer l'égalité de résistance dans des longueurs qui ont varié d'un demi- mètre à trois mètres et demi ; s."" Le fil ne s'est rompu que sous le poids moyen de 48 kilogrammes qui mesure ssi force absolue; cette force sVst élevée jusqu'à 5o kil. , et n a eu pour mininuim que 4? kil- J en sorte que ce fil montre beaucoup dVgalité. h^ force relative du même fil, c'està-dire , celle dont il est capable par millimètre carré est de 844 kil. : on Tobtient en divisant les 48 kilogrammes trouvés par o,*""" 569 , section du fil. '

Le même fil recuit, n a plus porté qat t^x kil.; e^est liluins de moite de ce qu'il portait auparavant. Cette diminution de force; que nous allons voir être sensiblement la même pour les a'utres fils, est toujours accompagnée d'uxie plus grand0 ductilité. L'industrie a su mettre à profit cette circonstance pouT Kvfer au commerce des fils df une extrême ténuité , parmi lesquels^ se disH- ' tinguent ceux de la fabrique de' St-Gringolf établie par nos eOfWpatciotea MM. Dunroveray et Ca^rferet.

Fil, n!" i3v Le diamètre de ce fii est de 1,"" 90i ^t ^* seelîdîl de a,"" 835. Wx expériences oaC donné 196 kil. peuf forcb afe^ solue,. maJB les/ extrêmes» se sont écafrtés co«!sidérablemeil€ ^ le maximum s'est éleyé à; 207, et le minifmim esC ^seiet^da jus^ qu'à p8(x Gelât tient à la q:udli«é du fil q«is qurfquefois triorH trait de légères pailles , et daj» d'autres- pïiPiffed' était* p»rfeite^ ment sain. La force relative est de 69,1 kilogrammes^ celle du précédent était de 84.4 <loù résulte que le fil d'un millimètre de grosseur environ, a, proportion gardée, près d'un septième de force de plus que lé fil d'un diamètre double^ mais cette dé-

lO DESCRIPTION

perdition de (énacité ne se propage heureusement pas dans le même rapport sur les fils suivans.

Le fil recuit de même grosseur, a porté en moyenne ici kîl. au moment de se rompre. Sa force absolue est ainsi un peu plus de moitié de celle du même fil non revenu : le rapport exact de ces deux forces est celui de loo à i94-

JFil ^ n.^ 17. Diamètre 2,""75j section 5,""94i. Ce fil s'est montré assez égal , ensorte que je me suis contenté de six expériences \ il a donné pour force absolue 38 2 kil. p d'où résulte pour force relative 643 kil.; c'est 2^8 kil. de moins que pour le numéro précédent.

Le fil recuit ne porte que 196 kil. moyenne de huit expériences. C'est encore un peu plus de moitié de la force du même fil avant qu'on Teût remis au feu. Lé rapport exact de leurs forces est celui des nombres 100 et 195.

Fil, n.^ 19. Diamètre 3,"" 70 j section 10," 762. La différence entre le maximum et le minimum de force n'a été que de deux kilogrammes , et trois expériences ont suffi pour fixer à 776 kil. la force absolue de ce fil, et à 72,3 kil. sa force relative. On est surpris de voir cette dernière, surpasser celle des deux fils précédens, quand la progression des forces relatives est jusquelà si visiblement décroissante. Cet anomalie m'a engagé à recommencer une autre série d'expériences sur les fils des mêmes numéros pris dans unp autre £^brique , celle de St.-Gingolf , oii je pouvais mieux m'assurer que les fers avaient une même origine. Mais je dois dire encore que le fil qui nous occupe n'a plus porté que 4^3 kil. quand il a été recuit. Le rapport de cette force à la précédente ait 100 à 192,

Tableau des jorces pour les fils de Laferrièt^i

Numéros des Gis

Forces absolues

Forces relaiives

4 de o,~"85 i3 — 1, 90

48 kil.

iq6, 3*82, 776,0 '

84, 4 kîl.

Je me contenterai, pour être bref, de présenter le tableau pareil au 'précédent qui fera connaître le résultat des expériences faites sur les fils de St--Gîngolf j et je dirai que les fils recuits ont également montré une force moindre de moitié dans les mêmes numéros: ce fait est ainsi suffisamment constaté»

TaMeau cksfi:)rces pour les fils de Sl.^Gingolfl

Numéros

des fils

Forces absolues

Force* relative»

4 de f3 —

58,5 lil.

67, 7 kil.

n y a aussi iaii n.® 1 7 une anomalie en sens inverse de celle que présente le b.^ 19 dans le tableau précédent, c'est-à-dire, que sa force est évidemment trop faible comparée aux autres ; elle diffère de iS^ kil. de celle qui précède et de io,5 de celle qui suit. Le fil ne paraissait pas avoir subi tout son tirage , son diamètre était de3ï^"oo au lieu de 2," 7 S doù résultait une section plus forte ^ et par conséquent mie force relative moindre. Mais tous ceux qui se scmt occupés de la résistance des solides ont trouvé , dans leurs recherches , de pareilles inégalités dont il est souvent bien difficile de se rendre compte;

Les fils de St.-Gîngolf sotit en général moins forts que ceux de Laferrière, mais plus doux, d'une résistance plus égale, et mieux capables de supporter des forces vives.

On peut conclure de ce qui précède, que les fils de un jusqu'à quatre ou cinq roillimètres de grosseur, qui sont ceiLX quon employera le plus fréquemment, portent en moyenne 60 kil., au moins, par millimèlre carré. (A^oy. le Tableau à la fin du Chapilre.) Or, il paraît ^ d après les expériences nombreuses, faites déjà sur le fer forgé, que des barres qui ne dépassent pas six millimètres d équarrissage ne portent que 4o à 45 kîl- et que, pour de plus grosses, U ne faut compter que ^ur a5 ou 3o kil. On voit par làTimmense avantage qu'il y a à employer le fer tiré en fils, plutôt que forgé en barres : il est plus maniable et sa force est double^ on peut proportionner rigoureusement la résistance à l'effort qu'on a à vaincre , en mettant le nombre de fils convenable j et on est rassuré contre le danger des pailles intérieures que rien ne décèle à là vue dans de grosses barres.

11 semble d'abord que c*est sur le minimum de la force du fil de fer, et non sur la moyenne, qu'il faut compter^ mais eu réfléchissant que l'on forme des faisceaux de plusieurs fils , et même d*un grand nombre de fils, on verra que si dans le faisceau il y a des fils d'une force moindre, il en est d'autres capables d'une plus gcande résistance^ et qu'ainsi cest par une moyenne qu'on peut apprécier la force du faisceau. U n'en se-^ rait pas ainsi, si Ton voulait employer Les fils isolément^ il fau*drait estimer leur force d'après le minimum , ce qui la réduirait à 49 ^^ V ^^^^osx nos expériences.

Fils de laiton.

On a proposé de substituer dans la construction des ponts suspendus , le fil de laiton au fil de fer , comme moins aUé-

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rable par Thumidité de Faîr. J espère qu^avec le secours d'un vernis, nous parviendrons à garantir de la rouille nos fils dé fer, et qu ainsi, nous n'aurons pas besoin de recourir aux fils de laiton qui coûtent d'achat cinq fois autant et qui sont plus difficiles à mettre en œuvre. Cependant , f ai trouvé curieux de faire quelques essais, en voici les résultats. Le fil n.® 4^ ^^^^ de 0t""85 de diamètre, aurait une force relative de 85,4 kil. si Ion pouvait compter sur une moyenne de quatre expériences, c'est-à-dire qu'il porterait par millimètre carré, un kilogramme de plus que le fil de fer de même grosseur tiré de Laferrièrej et 17,6 kil. de plus que le fil de la fabrique de St.-Gingolf. Ce résultat m*a surpris", car lé laiton a une ténacité bien inférieure à celle du fer forgé. Le tirage aurait-il la propriété d'agir plus efficacement sur le laiton que sur le fer , et de lui donner proportionnellement plus de nerf, au point de compenser et audelà , son défaut de ténacité ? Une même opération méccmîqué pourrait-elle , influer avec tant d'inégalité sur deux métaux très-malléables? Il n'y a rien d'impossible, quand on voit une même opération chimique prpduire des effets absolument contraires sur le fer et sûr le bronze j la trempe ôte de la ténacité à l'uu et en donne à Tàutre. Je ne puis pas supposer pour expliquer le fait, que le hasard m ait fait rencontrer chez deux marchands dîtférens des fils d'une force au-delà de la moyenne. Au reste, on ne peut prononcer qu'après avoir fait un grantl nombre d'expériences.

Je dirai encore, que pour le n.^ i3 , dont le diamètre est de i,*"9o, la force relative, trouvée seulement par quatre expériences est de 66/1 kilogrammes , cest trois kilogrammes de moins que le fil de fer même grosseur de Ijaferrière , et 3,3 kil. de plus que celui de St.-Gingolf j il est donc à peu près de même force , résultat qui semblerait confirmer ce qui a été avancé pllis haut. Car, on peut dite, en suivant le raisontiement , que TefFet du tirage se fait d'autant moins sentir que le

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fil est plus gros , et que peut-être on atteindrait bientôt la limite où le laiton redeviendrait inférieur au fer, et un point où les ténacités des fils seraient dans le même rapport que pour les métaux en barres.

Les mêmes fils de laiton recuits n'ont plus porté qu'environ la moitié, comme on pourra le voir par le tableau que je joins à ce Chapitre. Je nen dirai pas davantage sur un objet en quelque sorte étranger à mon sujet.

§. 2. allongement des /Ils.

Les fils s'allongent toujours de quantités plus ou moins appréciables avant de se rc«npre. Cet effet est important à connaître dans la pratique où il faut nécessairement y avoir égards comme on fait pour le tassement des ponts de pierre. Voici les faits que j'ai recueillis sur ce poinL

Les fils les plus minces sont ceux qui s^allongent davantage^ et à mesure qu'ils deviennent plus gros, les différences dans leurs accroissemens sont moins sensibles ^ ainsi le n.^ 4 s'allonge avant de se rompre de 4^00 ^^ ^^ longueur primitive j et la fraction correspondante pour le fil n.° 19 ♦ n est que ~^ Cet allongement est^ comme on voit, très peu considérable, même dans le cas le plus défavorable, c'est o,"57 pour cent mètres j^ mais il faut prendre garde de ne pas le confondre avec celui qui résulte de la simple disparution de tous les jarets du fil quand on le tend par un poids convenable. J'estime, quoique ta mesure exacte de ce dernier effet soit dfïicile à donner, qu'uR fil de moyenne grosseur du n.^ i3 ou i4t par exemple, présentera, lorsquoa l'aura tendu suffisamment, pour lui faire rendre un sou eu le pinçant et le voir parfaitement en ligne droite » une augmentation d'au moins ,-^00 ^^ ^^ longueur qu'on lui aura assignée en le tendant simplement à la ntain ^ et du double

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s'il y a un grand nombre de fils réunis , comme de quinze ou vingt et au-dessus. On doit donc compter, dans la pratique » <|u'une corde en fil de fer donnera , lorsqu'elle sera chargée , un allongement de un mètre et demi pour cent mètres , ou en d autres termes de j^^^ de la longueur primitive. C'est du moins ce que j'ai trouvé en suspendant un poids de trois mille kil. à une corde de douze fiK n.° i3, et de dix mètres de longueur, composée de fils simplement juxtaposés et liés de distance en distance. On ne parviendra à faire disparaître ce défaut des cordes de suspension, qu'en employant quelque moyen puissant de tendre ou de dresser leurs fils lorsqu on les réunit en faisceaux. On n'aura plus à se précautionner alors que contre le premier allongement dont j'ai parié, lequel est beaucoup moins considérable et ne se fait véritablement apercevoir que lorsque la charge arrive aux. deux tiers de ce que le fil peut porter; or, on se gardeni bien de jamais aller jusque-là. Tant qu'on n'a pas dépassé la moitié de la charge l'allongement est presque insensible; aux deux tiers et aux trois quarts, il est fort peu de chose, et ce nest quaux' neuf dixièmes qu'il approche dêtre auSvsi grand que nous l'avons dit.

11 m'a paru que lorsqu'on charge un fil lentement et en n augmentant le poids que d'une petite quantité chaque fois, l'allongement est un peu plus grand que lorsqu'on procède d'une manière plus expéditive. Cependant, un fil qnon a laissé chargé des neuf dixièmes du maximum pendant seize heures, une fois, et une autre fois pendant vingt heures , n'a pas donné de différence bien appréciable , ni dans sa force ni dans son allongegement; il s est montré à peu près égal à celui qui ne supportait répreuve que quelques minutes.

Un fil déjà étiré jusqu'à la rupture ne s'allonge plus que trèsfaiblement quand on le soumet de nouveau à l'expérience ; et le poids qu'il porte la* seconde fois ne diffère pas sensiblement de celui sous lequel il s'est rompu la première.